專利名稱：激光微作用數(shù)字顯微裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到激光微作用數(shù)字顯微裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)顯微鏡在生物、醫(yī)學(xué)、藥物化學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的用途。普通光學(xué)顯微鏡通過顯微物鏡和目鏡將微觀物體放大，人眼通過目鏡只能觀察微觀物體，但不能記錄保存。攝影顯微鏡通過在目鏡部分設(shè)置照相機可以拍攝被觀測物體的靜態(tài)圖像，但不能拍攝微觀物體的動態(tài)變化過程。數(shù)字顯微鏡采用CCD或CMOS圖像傳感器作為圖像采集器件，可以拍攝微觀物體的動態(tài)變化過程，但不能對被觀測物體進行微觀處理和操作。在實際工作中不僅要觀察微觀物體，而且常常需要對其進行微觀處理和操作，并對其變化過程進行研究，例如細胞打孔，染色體切割，誘導(dǎo)細胞變異等。這些微觀處理和操作可以通過機械的方法實現(xiàn)，但操作難度較大，不易控制，存在一些缺陷。激光由于其高聚焦功率密度和可操縱性，可以作為一種很好的微觀處理和操作工具。因此如何將激光與光學(xué)顯微鏡結(jié)合起來，對微觀物體進行顯微和微作用，并將微觀物體的動態(tài)變化過程拍攝下來保存為計算機文件，是本發(fā)明要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題以及解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括底座以及與底座聯(lián)或連為一體的懸臂。設(shè)置在懸臂上的載物臺。設(shè)置在懸臂上的激光聚焦機構(gòu)。設(shè)置在激光聚焦機構(gòu)一側(cè)的激光器。它包括設(shè)置在激光聚焦機構(gòu)上的數(shù)字圖像采集機構(gòu)。它還包括設(shè)置在底座與懸臂上的照明讀出機構(gòu)。
本發(fā)明的激光聚焦機構(gòu)為在懸臂上設(shè)置有顯微物鏡，在顯微物鏡上設(shè)置有分光棱鏡，在分光棱鏡的水平光軸方向一側(cè)設(shè)置有聚焦透鏡，在聚焦透鏡的另一側(cè)依次設(shè)置有起偏器、衰減器、電動快門。
本發(fā)明的數(shù)字圖像采集機構(gòu)包括設(shè)置在與分光棱鏡相聯(lián)接的檢偏器上的CCD攝像頭，以及通過電纜與CCD攝像頭相連的圖像采取卡，圖像采取卡與計算機相連。
本發(fā)明的照明讀出機構(gòu)為在底座上設(shè)置與毛玻璃相聯(lián)接的發(fā)光二極管，在懸臂上設(shè)置有聚光鏡和可變光闌。
本發(fā)明的激光器為連續(xù)或脈沖的可見光激光器。
本發(fā)明將激光與顯微成像系統(tǒng)結(jié)合，用激光束作用于微觀物體，將其變化過程通過顯微成像系統(tǒng)，經(jīng)CCD攝像頭和圖像采集卡捕捉到計算機，由計算機對數(shù)字化圖像或動態(tài)視頻進行處理。采用本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)，可使激光束的最小直徑小于1μm，可滿足大多數(shù)生物實驗的要求。本發(fā)明不僅解決了普通光學(xué)顯微鏡長時間觀察會使人眼疲勞的問題，而且可對所觀察到的微觀物體用激光束進行直接作用，并且可將觀察到的過程拍成數(shù)字化文件，在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的用途。


圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
在圖1中，本實施例的激光微作用數(shù)字顯微裝置由計算機1、圖像采集卡2、CCD攝像頭3、檢偏器4、分光棱鏡5、顯微物鏡6、載物臺8、聚光鏡9、可變光闌10、毛玻璃11、發(fā)光二極管12、底座13、懸臂14、聚焦透鏡15、起偏器16、衰減器17、電動快門18、激光器19聯(lián)接構(gòu)成。
底座13與懸臂14連為一體，在懸臂14上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有載物臺8，載物臺8可放置待處理樣品7，載物臺8可實現(xiàn)XYZ坐標(biāo)軸方向移動，XY坐標(biāo)軸方向二維平面移動，通過控制載物臺8，精確選定所要觀察的樣品區(qū)域，Z坐標(biāo)軸方向上下調(diào)節(jié)載物臺8，可使待處理樣品7沿Z坐標(biāo)軸方向垂直移動，用于待處理樣品7的精密調(diào)焦。
激光器19可以采用連續(xù)的或脈沖的可見光激光器，激光器19放置在激光聚焦機構(gòu)的左側(cè)。
在懸臂14上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有激光聚焦機構(gòu)。本實施例的激光聚焦機構(gòu)由分光棱鏡5、顯微物鏡6、聚焦透鏡15、起偏器16、衰減器17、電動快門18聯(lián)接構(gòu)成。顯微物鏡6安裝在懸臂14上，顯微物鏡6上安裝有分光棱鏡5，在分光棱鏡5的水平光軸方向左側(cè)安裝有聚焦透鏡15，聚焦透鏡15的左側(cè)依次安裝有起偏器16、衰減器17、電動快門18。激光器19放置在電動快門18的左側(cè)，若用作反射式照明光源，也可將激光器19更換為普通照明光源，從而可以實現(xiàn)對不透明物體表面的觀察。激光器19發(fā)出的光束經(jīng)電動快門18、衰減器17和起偏器16后，經(jīng)聚焦透鏡15和分光棱鏡5進入顯微物鏡6，左右調(diào)節(jié)聚焦透鏡15可使激光光束準(zhǔn)確聚焦于待處理樣品7的表面，激光束聚焦大小可以通過調(diào)節(jié)聚焦透鏡15控制。衰減器17控制激光束強度，當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，使用弱光；當(dāng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)好準(zhǔn)備作用于樣品時，采用強光。電動快門18用于開斷激光束和控制曝光時間，可使作用在待處理樣品7上的光能量不至于損壞樣品，完全可對單個細胞及細胞器進行處理。
在分光棱鏡5的上面聯(lián)接有數(shù)字圖像采集機構(gòu)。本實施例的數(shù)字圖像采集機構(gòu)由計算機1、圖像采集卡2、CCD攝像頭3、檢偏器4聯(lián)接構(gòu)成。CCD攝像頭3通過檢偏器4與分光棱鏡5聯(lián)接，CCD攝像頭3通過電纜與圖像采集卡2相連，圖像采集卡2與計算機1相連。待處理樣品7精確成像于CCD攝像頭3的光敏面，經(jīng)圖像采集卡2將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入計算機1，通過顯示器對待處理樣品7進行觀察。調(diào)節(jié)檢偏器4的偏振方向可控制進入CCD攝像頭3的激光通量，從而可控制顯示器上所觀察的激光光斑的亮度。
在底座13、懸臂14上安裝有照明讀出機構(gòu)。本實施例的照明讀出機構(gòu)是由聚光鏡9、可變光闌10、毛玻璃11、發(fā)光二極管12聯(lián)接構(gòu)成。聚光鏡9、可變光闌10安裝在懸臂14上，其中聚光鏡9安裝在上面，可變光闌10安裝在下面，發(fā)光二極管12安裝在底座13上，毛玻璃11安裝在發(fā)光二極管12上面。發(fā)光二極管12為照明光源，對系統(tǒng)的成像質(zhì)量起著重要的作用。顯微物鏡6的極限分辨率σ＝0.61λ/NA，其中σ為顯微物鏡6可分辨的兩點最小距離，λ為照明光源的波長，NA為顯微物鏡6的數(shù)值孔徑。可見，采用單色光照明，波長越短，顯微物鏡6的數(shù)值孔徑越大，則系統(tǒng)的分辨率越高，可分辨的物體細節(jié)越小。發(fā)光二極管12照明光源的單色性和亮度遠高于普通顯微鏡用白熾燈加濾光片得到的單色光。針對不同顏色的待觀察物體可非常方便地更換紅光，黃光，綠光，藍光，紫光等不同波長的發(fā)光二極管，從而可以顯著地提高系統(tǒng)的分辨率和物體的對比度，而且光源的亮度連續(xù)可調(diào)，以使成像效果達到最佳。
根據(jù)上述原理，還可設(shè)計出另外一些具體結(jié)構(gòu)的激光微作用數(shù)字顯微裝置。
權(quán)利要求
1.一種激光微作用數(shù)字顯微裝置，其特征在于它包括底座[13]以及與底座[13]聯(lián)或連為一體的懸臂[14]；設(shè)置在懸臂[14]上的載物臺[8]；設(shè)置在懸臂上的激光聚焦機構(gòu)；設(shè)置在激光聚焦機構(gòu)一側(cè)的激光器[19]；它包括設(shè)置在激光聚焦機構(gòu)上的數(shù)字圖像采集機構(gòu)；它還包括設(shè)置在底座與懸臂上的照明讀出機構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的激光微作用數(shù)字顯微裝置，其特征在于所說的激光聚焦機構(gòu)為在懸臂[14]上設(shè)置有顯微物鏡[6]，在顯微物鏡[6]上設(shè)置有分光棱鏡[5]，在分光棱鏡[5]的水平光軸方向一側(cè)設(shè)置有聚焦透鏡[15]，在聚焦透鏡[15]的另一側(cè)依次設(shè)置有起偏器[16]、衰減器[17]、電動快門[18]。
3.按照權(quán)利要求1所述的激光微作用數(shù)字顯微裝置，其特征在于所說的數(shù)字圖像采集機構(gòu)包括設(shè)置在與分光棱鏡[5]相聯(lián)接的檢偏器[4]上的CCD攝像頭[3]、以及通過電纜與CCD攝像頭[3]相連的圖像采取卡[2]，圖像采取卡[2]與計算機[1]相連。
4.按照權(quán)利要求1所述的激光微作用數(shù)字顯微裝置，其特征在于所說的照明讀出機構(gòu)為在底座[13]上設(shè)置與毛玻璃[11]相聯(lián)接的發(fā)光二極管[12]，在懸臂[14]上設(shè)置有聚光鏡[9]和可變光闌[10]。
5.按照權(quán)利要求2所述的激光微作用數(shù)字顯微裝置，其特征在于所說的激光器[19]為連續(xù)或脈沖的可見光激光器。
全文摘要
一種激光微作用數(shù)字顯微裝置，它包括底座以及與底座聯(lián)或連為一體的懸臂、設(shè)置在懸臂上的載物臺、設(shè)置在懸臂上的激光聚焦機構(gòu)、設(shè)置在激光聚焦機構(gòu)一側(cè)的激光器、設(shè)置在顯激光聚焦機構(gòu)上的數(shù)字圖像采集機構(gòu)、設(shè)置在底座與懸臂上的照明讀出機構(gòu)。它不僅解決了普通光學(xué)顯微鏡長時間觀察會使人眼疲勞的問題，而且可對所觀察到的微觀物體用激光束進行直接作用，并且可將觀察到的過程拍成數(shù)字化文件，在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的用途。
文檔編號G02B21/08GK1474210SQ0213934
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者姚保利, 雷銘 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所